改變?nèi)~片自身固有頻率的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，是用葉片測(cè)頻儀測(cè)出選定目標(biāo)葉片的固有頻率值,將上述目標(biāo)葉片作為修頻葉片分為兩類，一類標(biāo)記為H，一類標(biāo)記為HH；測(cè)出并記錄目標(biāo)葉片至少3個(gè)截面的弦寬、型面厚度和截面弦長尺寸；再用葉片定位及型面厚度測(cè)量儀測(cè)量并記錄上述截面上任意三點(diǎn)的厚度尺寸；機(jī)械加工目標(biāo)葉片去材改變?nèi)~片固有頻率，再對(duì)上述測(cè)量點(diǎn)位置再次測(cè)量目標(biāo)葉片弦寬、型面厚度，測(cè)出目標(biāo)葉片目前所得實(shí)際修頻的固有頻率，并與目標(biāo)葉片需要頻率值進(jìn)行比較，比較結(jié)果在設(shè)定的頻率值范圍內(nèi)滿足需要，反之，重復(fù)上述過程，直至得到符合工藝裝配要求的修頻葉片。本發(fā)明解決了葉片成型后無法改變自身固有頻率的難題。
【專利說明】改變?nèi)~片自身固有頻率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種主要改變發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片自身固有頻率的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓氣機(jī)由靜子（stator)葉片與轉(zhuǎn)子（rotor)葉片組成，靜子葉片固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī) 匣上，轉(zhuǎn)子葉片安裝在鼓盤上，通過轉(zhuǎn)軸與渦輪相連?，F(xiàn)役渦扇、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)一般為8?12 級(jí)壓氣機(jī)，級(jí)數(shù)越多越往后壓力越大。發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片因振動(dòng)而導(dǎo)致的疲勞裂紋故障是 航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要常見故障之一，特別是大推力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)大導(dǎo)致葉片裂紋故障尤 為關(guān)出。
[0003] 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)葉片裂紋和渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)葉片裂紋在空中出現(xiàn)斷裂，會(huì)造成空中停車， 嚴(yán)重威脅正常飛行任務(wù)。通過渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在試車過程中多次出現(xiàn)高壓轉(zhuǎn)子一級(jí)葉片斷裂， 分析發(fā)現(xiàn)，高壓轉(zhuǎn)子一級(jí)葉片38片，頻率比較接近，工作時(shí)易出現(xiàn)葉片共振，并導(dǎo)致葉片斷 裂。
[0004] 由于剛性物體在形狀、尺寸不發(fā)生改變，其自身固有頻率不發(fā)生改變。也就是說， 對(duì)剛性物體，具體到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，只要改變其形狀或型面尺寸即可改變其固有頻率。而 改變形狀是發(fā)動(dòng)機(jī)葉片不允許的，在弦寬尺寸、型面厚度尺寸允許范圍內(nèi)改變其型面尺寸 是允許的。通常渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子一級(jí)葉片裝配要求：①整級(jí)葉片的單片頻率不超過 687Hz;②整級(jí)葉片中頻率最大葉片與頻率最小葉片頻差為（30?35)Hz。因此為避免葉片 工作時(shí)出現(xiàn)共振，需改變發(fā)動(dòng)機(jī)葉片頻率，特別是在相鄰葉片頻率接近時(shí)，可以過機(jī)械加工 方法改變?nèi)~片固有頻率，使相鄰葉片滿足頻率差值要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子葉片振動(dòng)故障突出的問題，提供一種可以通過 已有成熟加工技術(shù)、手段，對(duì)成型葉片進(jìn)行二次加工，改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，在控 制型面尺寸和質(zhì)量的前提下，達(dá)到改變?nèi)~片固有頻率的目的，以解決葉片成型后無法改變 其自身固有頻率的難題。
[0006] 本發(fā)明可通過以下措施來達(dá)到，一種改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于 包括如下步驟：用葉片測(cè)頻儀測(cè)出選定目標(biāo)葉片的固有頻率值，對(duì)目標(biāo)葉片截面高度進(jìn)行 標(biāo)注，將上述目標(biāo)葉片作為修頻葉片分為兩類，一類標(biāo)記為"H"，一類標(biāo)記為類在 葉身根部，且至少劃分為兩個(gè)截面區(qū)域，"HH"類在葉身，至少劃分為4-10個(gè)截面區(qū)域，測(cè)出 并記錄目標(biāo)葉片至少3個(gè)截面的弦寬、型面厚度和截面弦長尺寸；再用葉片定位及型面厚 度測(cè)量儀測(cè)量并記錄上述截面上任意三點(diǎn)的厚度尺寸；機(jī)械加工目標(biāo)葉片改變?nèi)~片固有頻 率，對(duì)目標(biāo)葉片型面進(jìn)行有控制的去材，去材修頻后用葉片定位及型面厚度測(cè)量儀，對(duì)上述 測(cè)量點(diǎn)位置再次測(cè)量目標(biāo)葉片弦寬、型面厚度尺寸，并用葉片測(cè)頻儀測(cè)出目標(biāo)葉片目前所 得實(shí)際修頻的固有頻率，將上述實(shí)際固有頻與目標(biāo)葉片需要得到的頻率值進(jìn)行比較，比較 結(jié)果在設(shè)定的頻率值范圍內(nèi)滿足需要，反之，重復(fù)上述過程，直至得到符合工藝裝配要求的 修頻葉片。
[0007] 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果： 本發(fā)明根據(jù)"剛性物體在形狀、尺寸不發(fā)生改變，其自身固有頻率不發(fā)生改變"原理，對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片型面二次加工，找出葉片型面尺寸變化與葉片自身固有頻率改變之間存在 關(guān)系，并通過專用測(cè)具確保葉片型面二次加工尺寸符合設(shè)計(jì)文件要求。除解決高壓轉(zhuǎn)子一 級(jí)葉片成套瓶頸外，還可節(jié)約備件儲(chǔ)存成本，綜合平均每臺(tái)可節(jié)約近20萬。同時(shí)，為以后其 它機(jī)型葉片修頻打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[0008] 本發(fā)明通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子80件一級(jí)葉片型面進(jìn)行二次加工（即再加工），每 次加工去材按0. 01mm控制，并測(cè)量頻率變化，得出如下數(shù)據(jù)。
[0009] 表1 :ix、X截面二次加工頻率改變情況

【權(quán)利要求】
1. 一種改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于包括如下步驟：用葉片測(cè)頻儀測(cè)出 選定目標(biāo)葉片的固有頻率值，對(duì)目標(biāo)葉片截面高度進(jìn)行標(biāo)注，將上述目標(biāo)葉片作為修頻葉 片分為兩類，一類標(biāo)記為"H"，一類標(biāo)記為"皿";"H"類在葉身根部，且至少劃分為兩個(gè)截面 區(qū)域，"皿"類在葉身，至少劃分為4-10個(gè)截面區(qū)域，測(cè)出并記錄目標(biāo)葉片至少3個(gè)截面的 弦寬、型面厚度和截面弦長尺寸；再用葉片定位及型面厚度測(cè)量儀測(cè)量并記錄上述截面上 任意H點(diǎn)的厚度尺寸；機(jī)械加工目標(biāo)葉片改變?nèi)~片固有頻率，對(duì)目標(biāo)葉片型面進(jìn)行有控制 的去材，去材修頻后用葉片定位及型面厚度測(cè)量儀，對(duì)上述測(cè)量點(diǎn)位置再次測(cè)量目標(biāo)葉片 弦寬、型面厚度尺寸，并用葉片測(cè)頻儀測(cè)出目標(biāo)葉片目前所得實(shí)際修頻的固有頻率，將上述 實(shí)際固有頻與目標(biāo)葉片需要得到的頻率值進(jìn)行比較，比較結(jié)果在設(shè)定的頻率值范圍內(nèi)滿足 需要，反之，重復(fù)上述過程，直至得到符合工藝裝配要求的修頻葉片。
2. 如權(quán)利要求1所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于：按發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn) 子葉片裝配要求，選取一級(jí)葉片中頻率最大葉片與頻率最小葉片，頻差為30化?35化各3 片，最大和最小葉片兩兩成對(duì)形成H個(gè)隔離帶區(qū)域，所述隔離帶為將一圈葉片分成多個(gè)區(qū) 域，將頻率相近的葉片隔離開，區(qū)域邊界的葉片被稱為隔離帶。
3. 如權(quán)利要求2所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于：隔離帶上兩個(gè)葉 片的頻差不低于16化；H個(gè)區(qū)域內(nèi)不含隔離帶的葉片數(shù)為9?13個(gè)葉片，隔離帶葉片與相 鄰葉片頻率差不小于20化；H個(gè)區(qū)域內(nèi)相鄰2片葉片頻差為不小于（15?20) Hz ;允許有一 組葉片頻差大于25化，不允許連續(xù)H組葉片頻差相同。
4. 如權(quán)利要求1所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于：根據(jù)葉片狀態(tài)確 定修頻葉片編制工藝流程；挑選符合要求的葉片一除釋頭RTV-596膠一用CPY-SMS-3葉片 測(cè)頻儀測(cè)頻一在目標(biāo)葉片葉身表面劃截面，確定二次加工位置一使用SY007-045葉片定位 及型面厚度測(cè)量儀測(cè)量厚度一通過48(70-4020)拋光機(jī)進(jìn)行型面去材進(jìn)行修頻一測(cè)量厚 度一測(cè)頻一英光W確保二次加工沒有對(duì)目標(biāo)葉片造成損傷一噴丸一振動(dòng)光飾一……。
5. 如權(quán)利要求1所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于；"H"類是在葉身根 部IX、X截面進(jìn)行修頻，"皿"類是在葉身WKIX、X截面進(jìn)行修頻，且拋修去除材料深度不超 過 0. 05mm。
6. 如權(quán)利要求5所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于；IX、X截面二次加 工頻率改變?yōu)椋?br> WI、IX、X截面二次加工頻率改變?yōu)椋?br> 7. 如權(quán)利要求1所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于：在葉片定位及型 面厚度測(cè)量儀測(cè)量目標(biāo)葉片中，用底座支架（1)通過底座對(duì)目標(biāo)葉片測(cè)量位置進(jìn)行標(biāo)注定

位，W保證多次測(cè)量位置為同一位置。
8.如權(quán)利要求7所述的改變?nèi)~片自身固有頻率的方法，其特征在于：底座支架（1)為 千分表提供定位，葉片底座（2)固定目標(biāo)葉片，并保證葉片測(cè)量精度；厚度感應(yīng)裝置及千分 表（3)通過杠桿原理測(cè)量不規(guī)則型面尺寸，并通過千分表輸出測(cè)量數(shù)據(jù)；墊塊組（4)調(diào)整支 架高度，保證測(cè)量葉片不同高度截面的各點(diǎn)厚度。
【文檔編號(hào)】F04D29/26GK104265681SQ201410377882
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】向巧, 滕健, 何勇, 白先玉 申請(qǐng)人:中國人民解放軍第五七一九工廠